暗藏機(jī)遇的高精度伺服電機(jī)

引言：隨著工業(yè)社會(huì)的推進(jìn)，人們對(duì)電機(jī)的性能有了更高的要求。以高精度伺服電機(jī)為例，工業(yè)機(jī)器人的大規(guī)模普及為其市場(chǎng)帶來(lái)了發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)制造生產(chǎn)系統(tǒng)正在經(jīng)歷轉(zhuǎn)型與升級(jí)，電機(jī)作為自動(dòng)化生產(chǎn)鏈的核心設(shè)備，高精度伺服電機(jī)在其中發(fā)揮著不可估量的作用。

　　伺服電機(jī)（servomotor）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。

　　伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

　　在對(duì)精度有要求的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中，有很多伺服電機(jī)和設(shè)備執(zhí)行器都可以滿足其要求，但是完整控制系統(tǒng)的選型、設(shè)計(jì)和集成對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制的可重復(fù)性和精度十分關(guān)鍵。盡管相對(duì)于有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的技術(shù)而言，伺服電機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在應(yīng)用時(shí)還必須考慮一系列因素。

　　從定位、速度，和力矩控制精度方面來(lái)講，伺服系統(tǒng)提供了可能是最高水平的性能。相較于低成本的步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)在更高的轉(zhuǎn)速下（最高可達(dá)5,000轉(zhuǎn)/分鐘）仍可以提供更大的力矩。步進(jìn)電機(jī)，**力矩發(fā)生在零轉(zhuǎn)速時(shí)，而伺服電機(jī)的**力矩發(fā)生在更高的轉(zhuǎn)速。用于設(shè)備控制的典型伺服系統(tǒng)，所能提供的功率范圍也比步進(jìn)電機(jī)更大，可達(dá)3千瓦或更多。

　　也許，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)之間最顯著的不同在于：伺服電機(jī)利用閉環(huán)控制改進(jìn)了定位精度。盡管某些步進(jìn)電機(jī)裝置也具有閉環(huán)控制功能，但是能夠?qū)崿F(xiàn)精確和高速的運(yùn)動(dòng)控制，并且沒(méi)有諸如電機(jī)停止以及定位錯(cuò)誤等問(wèn)題，仍然是伺服電機(jī)的普遍優(yōu)勢(shì)。閉環(huán)位置控制、更高的力矩和更高的速度，使得伺服電機(jī)在高精度應(yīng)用場(chǎng)合具有更大的優(yōu)勢(shì)。

　　相較于具有變頻驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)和交流電機(jī)，伺服電機(jī)在轉(zhuǎn)速、高峰值力矩和加速度方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。伺服電機(jī)可以將轉(zhuǎn)速精確的控制在5,000轉(zhuǎn)/分鐘或更高。其閉環(huán)定位能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)變頻電機(jī)和驅(qū)動(dòng)設(shè)備的典型定位功能。伺服系統(tǒng)還能運(yùn)行在純力矩模式下，這時(shí)系統(tǒng)提供特定的力矩而不需考慮定位或轉(zhuǎn)速。這是各種繞線操作的一般需求。

　　伺服電機(jī)的控制精度取決于電機(jī)自身的精度和所帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度，電機(jī)的精度一般是1/1024每圈，不要看17位或20位什么的那只是個(gè)細(xì)分后的，根本不能作為精度考慮。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)所采用結(jié)構(gòu)的剛性不同而不同，一般情況剛性越好的傳動(dòng)精度越高。

　　以上是對(duì)高精度伺服電機(jī)的簡(jiǎn)要分析，在制造技術(shù)升級(jí)和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)沉淀的基礎(chǔ)上，高精度工業(yè)產(chǎn)品將會(huì)在未來(lái)取得更大的突破。